天然气井用泡沫排水剂的筛选及应用研究

夏星 马凡尘 马君良 郭锦轩

摘要：随着天然气的不断开发，气体中的含水率会逐渐上升，利用泡沫排水剂可以提高含水气藏的采收率。泡沫排水剂一般是用于产水量不大且具有一定自喷能力的气体，在利用泡沫排水剂的过程中，需要对天然气井进行合理分析，选择合适的泡沫排水剂，能够在很大程度上提升天然气的产量。

关键词：天然气井;泡沫排水剂;应用研究

天然气为一种新型能源，能够满足工业和生活上的需求，因此世界各国对天然气的开采非常重视，并且天然气为环保优质性能源。天然气在生产阶段主要分为无水生产期和排水采气生产期，天然气在无水生产期的产量比较高，而且工艺简单，采用合理的开采措施能够延长天然气井的开采期限，随着天然气的不断开采，地层中的能量会逐渐消失，会导致地层水或凝析液被带出地面，如果不采取有效措施进行治理，就会造成天然气产量降低的情况，根据气井的实际情况，可以选择排水采气的工艺进行生产，泡沫排水剂在排水采气工艺中的应用非常广泛，可以有效提升气井产量。

1泡沫排水采气技术的特点

泡沫排水采气技术的主要原理为将表面活性剂注入井底，借助天然气气流的搅动作用，使表面活性剂与井底积液充分接触，从而减少液体的表面张力，并产生大量的含水泡沫，减少井管内的油管摩擦损失和井内重力梯度，在天然气气流的作用下带出井底。

泡沫排水采气工艺对环境条件的要求低，工艺操作比较简单，对于设备的维修比较方便，天然气采气增效快等特点，不同类型的生产井需要不同的泡沫排水剂。泡沫排水采气的应用能够增加气井的产量，使用泡沫排水采气过程中对气井的自喷能力有一定的要求，没有自喷能力的气井，需要采用放喷或者其他诱喷的措施，来协助泡沫排水剂进行开采。

2泡沫排水剂的分类和使用要求

2.1泡沫排水剂的分类

（1）非离子起泡剂

这种类型的起泡剂实际上为非离子表面活性剂，该表面活性剂在运用的过程中不会发生离子肽的变化，而是以分子或者胶束的状态存在于水溶液中，该类型泡沫剂的起泡性能一般，但是在水溶液中的抗电解质能力比较强，对于矿化度比较高的气井，常规的离子性起泡剂会发生不溶解的沉淀现象出现。而非离子型起泡剂这类表面活性剂，不仅拥有较好的表面活性，而且吸附损失比较小，在矿化度高的气井中，起泡能力更大。

（2）两性离子起泡剂

这种类型的泡沫排水剂主要是两性离子表面活性剂，两性离子表面活性剂在水溶液的作用下能够分离出即带有阳离子又带有阴离子的两性离子，这种两性离子会随着PH值的变化而出现改变，在酸性条件下会显示出阳离子，在碱性条件下会显示出阴离子。两性离子起泡剂的气泡性能比较好，而且毒性也比较低，具有一定的生物降解性，由于该起泡剂的成本比较高，所以在很多油田没有广泛使用。

（3）高分子聚合物表面活性剂

这种类型的泡沫排水剂主要是高分子表面活性剂，高分子表面活性剂主要由亲水基团和疏水基团两部分组成，并且具有较高的分子质量，高分子表面活性剂拥有高粘度，分散性好和成膜性等特点，在高温条件下能够拥有较好的稳定性，并且在使用过程中起泡稳定性比较好，对于气井的开采非常有帮助。

（4）复合型起泡剂

由于阴离子起泡剂在进行使用的过程中抗电解质能力比较差，因此在高含钙的气井中，需要采用复合型起泡剂。复合型起泡剂拥有较高的抗静电能力，适用于高含钙的气井。对于含矿化水和凝析油的气井中可以采用多组分的复合气泡剂，表面活性剂在使用过程中具有协同效应，因此同时使用两种或者两种以上类型的表面活性剂，能够取到更好的开采效果。

2.2泡沫排水剂的使用要求

由于天然气井比较复杂，要求起泡排水剂需要满足不同井矿，目前所拥有的泡沫排水剂很难适应不同气井的要求，因此为了提高天然气产量达到增产的目的，需要结合起泡剂的起泡性能和稳定性对不同的气井进行研究，从而解决气井排液困难。常规泡沫排水剂除了要具备表面活性剂的性能外，还需要具有以下特殊要求：（1）较强的起泡能力。在进行起泡过程中，只需要微量的泡排剂，就能够在天然氣的搅动下形成大量的泡沫，在较低的气流速度下，能够将低密度的含水泡沫带到地面，从而实现排水采气的效效果。（2）良好的泡沫稳定性。气井采用泡沫排水的过程中，由于从井底到井口的距离比较远，如果泡沫的稳定性比较差，就会导致水分落失，达不到将水带到地面的目的，但是如果泡沫的稳定性过强，会导致泡沫在进入分离器以后会给消泡及气水分离造成困难。

3适应不同气井条件下的泡排体系

（1）选择适当的发泡剂

应当根据气井的实际情况选择发泡剂，可以降低液面的表面张力，增加所形成液膜的强度和弹性，起泡剂的分子结构将影响泡沫稳定性和起泡能力。因此需要对起泡剂的分子结构进行合理分析，起泡剂的亲水基匹配上合适的亲油基，就会形成一个良好的起泡剂。

（2）选择适当的稳泡剂

气泡剂在和水溶液发生化学反应后所产生的泡沫稳定性不够，因此需要加入泡沫稳定剂来提高泡沫的稳定性。在利用泡沫排水剂的过程中加入稳泡剂有着非常重要的作用。稳泡剂能够帮助泡沫形成致密的混合膜，增加表面活性剂分子之间的引力。并且能够降低溶液中的活性剂浓度，能够保持泡沫的稳定性，不同的稳泡剂所带来的效果也会有所不同，因此在使用稳泡剂的过程中需要结合实际情况来进行选择，才能够提高泡沫的稳定性。

4结束语

天然气利用泡沫排水剂进行排水采气已经取得了非常大的进展，但是由于每个天然气井的环境和地层条件不相同，在利用泡沫排水剂过程中需要根据不同的气田进行分类，才能选择合适的泡沫排水剂进行排水采气。可以选择新型合成或天然高分子表面活性剂来作为起泡剂，比单一的泡沫排水剂及作用更强，而且拥有更强的界面吸附能力。只有合理利用泡沫排水剂，才能提高气井产量，推动了天然气的进一步发展。

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